CH705453A1 - Method of operating a liquid-to-air heat exchange device. - Google Patents

Method of operating a liquid-to-air heat exchange device. Download PDF

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CH705453A1
CH705453A1 CH01423/11A CH14232011A CH705453A1 CH 705453 A1 CH705453 A1 CH 705453A1 CH 01423/11 A CH01423/11 A CH 01423/11A CH 14232011 A CH14232011 A CH 14232011A CH 705453 A1 CH705453 A1 CH 705453A1
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Abstract

Ein Verfahren zum Betrieb eines Flüssigkeit-Luft-Wärmeaustauschgeräts, bei dem zumindest in einer ersten passiven Wärmeaustauschstufe (2) Wärme zwischen der Flüssigkeit und der Luft ausgetauscht wird, weist folgende Verfahrensschritte auf: Ermitteln der Taupunkttemperatur der Umgebungsluft, Bestimmen, ob die Taupunkttemperatur der Umgebungsluft höher ist als die Temperatur der Flüssigkeit, und wenn dies der Fall ist Betreiben des Wärmeaustauschgeräts in einem als Pulsbetrieb bezeichneten Betriebsmodus gemäss den folgenden Schritten: die Flüssigkeit während einer vorbestimmten Zeitdauer durch die erste Wärmeaustauschstufe (2) strömen lassen. Verhindern, dass die Flüssigkeit durch die erste Stufe strömt, und Messen und Überwachen der Temperatur der Luft nach dem Austritt der Luft aus der ersten Wärmeaustauschstufe (2), wobei die nach dem Austritt aus der ersten Wärmeaustauschstufe (2) gemessene Temperatur der Luft einen ersten Temperaturanstieg anzeigt, dann eine gewisse Zeit auf einem in guter Näherung konstanten Niveau bleibt, und dann einen zweiten Temperaturanstieg anzeigt, Detektieren des zweiten Temperaturanstiegs und Beenden des Verhinderns, dass die Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe (2) strömt, nachdem der zweite Temperaturanstieg detektiert wurde, und Wiederholen dieser Schritte solange die Taupunkttemperatur der Luft höher ist als die Temperatur der Flüssigkeit. Ein zweites Verfahren überwacht und verhindert einen bleibenden Druckabfall über der ersten Wärmeaustauschstufe (2).A method for operating a liquid-air heat exchange device, in which heat is exchanged between the liquid and the air at least in a first passive heat exchange stage (2), comprises the following method steps: determining the dew point temperature of the ambient air, determining whether the dew point temperature of the ambient air is higher than the temperature of the liquid and, if so, operating the heat exchange apparatus in an operating mode called pulsed operation, according to the following steps: allowing the liquid to flow through the first heat exchange stage (2) for a predetermined period of time. Preventing the liquid from flowing through the first stage, and measuring and monitoring the temperature of the air after the exit of the air from the first heat exchange stage (2), wherein the temperature of the air measured after exiting the first heat exchanger stage (2) is a first Indicates temperature rise, then stays at a good approximate constant level for a certain time, and then displays a second temperature rise, detecting the second temperature rise and stopping the liquid from flowing through the first heat exchange stage (2) after the second temperature rise is detected and repeating these steps as long as the dew point temperature of the air is higher than the temperature of the liquid. A second method monitors and prevents a persistent pressure drop across the first heat exchanger stage (2).

Description

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Flüssigkeit-Luft-Wärmeaustauschgeräts. The invention relates to a method for operating a liquid-air heat exchange device.

[0002] Das Verfahren eignet sich zum Betrieb eines Flüssigkeit-Luft-Wärmeaustauschgeräts, das eine passive Wärmeaustauschstufe aufweist, in der die Luft durch einen ersten Strömungskanal, der in vertikaler Richtung verläuft, und die Flüssigkeit durch einen zweiten Strömungskanal geführt werden, wobei die beiden Strömungskanäle in dieser Stufe durch eine thermisch passive Trennwand getrennt sind. Der Begriff «thermisch passiv» bedeutet, dass der Austausch von Wärme ohne Verrichtung von Arbeit erfolgt. Die Strömungskanäle enthalten eine Vielzahl von Lamellen, die mit der thermisch passiven Trennwand in guter thermischer Verbindung sind. Die Abstände zwischen den Lamellen im Strömungskanal für die Luft sind relativ zur Grösse ihrer Oberfläche gering, damit der Wärmeaustausch effizient ist. The method is suitable for operating a liquid-air heat exchange device which has a passive heat exchange stage in which the air is passed through a first flow channel which runs in the vertical direction and the liquid is passed through a second flow channel, the two being guided Flow channels in this stage are separated by a thermally passive partition. The term “thermally passive” means that heat is exchanged without doing any work. The flow channels contain a large number of lamellas, which are in good thermal connection with the thermally passive partition wall. The distances between the lamellas in the flow channel for the air are small relative to the size of their surface, so that the heat exchange is efficient.

[0003] Wenn die Luft eine hohe relative Luftfeuchtigkeit aufweist, kann es, insbesondere an heissen Sommertagen, vorkommen, dass die Taupunkttemperatur der Luft höher ist als die Temperatur der Flüssigkeit. Dies führt dazu, dass in der Luft enthaltene Feuchtigkeit sich als Kondensat an den Lamellen niederschlägt. Da die Baugrösse des Wärmeaustauschgeräts in der Regel engen Grenzen unterliegt, ist es schwierig, die Lamellen so auszubilden, dass das entstandene Wasser vollständig abtropft und abfliesst, insbesondere bei vertikaler Führung des Luftstroms. Dies führt dazu, dass das Wasser die Zwischenräume zwischen den Lamellen zusehends verstopft und infolge des entstehenden Luftwiderstandes die weitere wirksame Kühlung der Luft verunmöglicht. If the air has a high relative humidity, it can happen, especially on hot summer days, that the dew point temperature of the air is higher than the temperature of the liquid. This means that moisture contained in the air is deposited as condensate on the fins. Since the size of the heat exchange device is usually subject to narrow limits, it is difficult to design the lamellae in such a way that the resulting water drips off completely, especially when the air flow is guided vertically. This leads to the fact that the water noticeably clogs the spaces between the slats and, due to the resulting air resistance, makes further effective cooling of the air impossible.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Problem zu beheben. [0004] The invention is based on the object of eliminating the problem.

[0005] Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 3. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen. The stated object is achieved according to the invention by the features of claims 1 and 3. Advantageous refinements result from the dependent claims.

[0006] Die Erfindung betrifft den Betrieb eines Flüssigkeit-Luft-Wärmeaustauschgeräts, das einen ersten Strömungskanal für die Luft und einen zweiten Strömungskanal für die Flüssigkeit aufweist. Das Wärmeaustauschgerät enthält eine erste passive Wärmeaustauschstufe, in der der erste Strömungskanal und der zweite Strömungskanal durch eine thermisch passive Trennwand getrennt sind, und fakultativ eine zweite aktive Wärmeaustauschstufe, in der die Luft auf aktive Weise, d.h. durch Pumpen von Wärme von einer Seite auf die andere, gekühlt oder erwärmt wird. Die thermisch passive Trennwand besteht aus einem Wärme gut leitenden Material. In der zweiten Wärmeaustauschstufe ist mit Vorteil ein passendes Kondensatablaufsystem eingebaut. The invention relates to the operation of a liquid-air heat exchange device which has a first flow channel for the air and a second flow channel for the liquid. The heat exchange device includes a first passive heat exchange stage in which the first flow channel and the second flow channel are separated by a thermally passive partition, and optionally a second active heat exchange stage in which the air is actively, i. is cooled or heated by pumping heat from one side to the other. The thermally passive partition consists of a material that conducts heat well. A suitable condensate drainage system is advantageously installed in the second heat exchange stage.

[0007] Die Erfindung schlägt zwei Verfahren vor, um die genannte Aufgabe zu lösen. Das erste erfindungsgemässe Verfahren umfasst zwei Teile, nämlich einen ersten Teil, in dem ermittelt wird, ob die Taupunkttemperatur der Luft höher als die Temperatur der Flüssigkeit ist. Dies erfolgt durch folgende Schritte: Ermitteln der Taupunkttemperatur der Umgebungsluft, d.h. der Taupunkttemperatur der Luft bevor sie in die erste Wärmeaustauschstufe eintritt, Vergleichen der ermittelten Taupunkttemperatur der Luft mit der gemessenen oder von einem übergeordneten Steuergerät übermittelten Temperatur der Flüssigkeit. [0007] The invention proposes two methods to achieve the stated object. The first method according to the invention comprises two parts, namely a first part in which it is determined whether the dew point temperature of the air is higher than the temperature of the liquid. This is done through the following steps: Determining the dew point temperature of the ambient air, i.e. the dew point temperature of the air before it enters the first heat exchange stage, Compare the determined dew point temperature of the air with the temperature of the liquid measured or transmitted by a higher-level control unit.

[0008] Die Taupunkttemperatur der Luft kann beispielsweise ermittelt werden durch: Messen der Temperatur der Luft und der Feuchtigkeit der Luft vor dem Eintritt der Luft in die erste Wärmeaustauschstufe, sowie anschliessendes Bestimmen der Taupunkttemperatur der Luft aus der gemessenen Temperatur und der gemessenen Feuchtigkeit der Luft. [0008] The dew point temperature of the air can be determined, for example, by: Measuring the temperature of the air and the humidity of the air before the air enters the first heat exchange stage, and then determining the dew point temperature of the air from the measured temperature and the measured humidity of the air.

[0009] Die Bestimmung der Taupunkttemperatur der Luft aus der gemessenen Temperatur T und der gemessenen Feuchtigkeit der Luft kann beispielsweise mittels eines Mollier-Diagramms erfolgen. Die Taupunkttemperatur, bezeichnet als Tp1, kann alternativ durch Berechnung mittels der Gleichung [0009] The dew point temperature of the air can be determined from the measured temperature T and the measured humidity of the air, for example, by means of a Mollier diagram. The dew point temperature, referred to as Tp1, can alternatively be calculated using the equation

ermittelt werden, wobei die Masseinheit der Temperaturen T und Tp1 Grad Celsius ist und die Luftfeuchtigkeit phi als relative, in Prozenten angegebene Luftfeuchtigkeit einzusetzen ist. can be determined, whereby the unit of measurement of the temperatures T and Tp1 is degrees Celsius and the humidity phi is to be used as relative humidity given in percentages.

[0010] Es können auch zwei andere Grössen des h-x-Diagramms der Luft (h bezeichnet die Enthalpie, x die absolute Feuchtigkeit) gemessen werden, beispielsweise zwei aus der Trockenkugeltemperatur, Feuchtkugeltemperatur, spezifische Enthalpie und Dichte der Luft, und daraus die Taupunkttemperatur der Luft ermittelt werden. Two other variables of the hx diagram of the air (h denotes the enthalpy, x the absolute humidity) can be measured, for example two from the dry bulb temperature, wet bulb temperature, specific enthalpy and density of the air, and from this the dew point temperature of the air be determined.

[0011] Wenn und solange die Taupunkttemperatur der Luft höher als die Temperatur der Flüssigkeit ist, wird der zweite Teil des Verfahrens durchgeführt, der darin besteht, das Wärmeaustauschgerät in einem als Pulsbetrieb bezeichneten Betriebsmodus zu betreiben. Der Pulsbetrieb umfasst die folgenden, sich laufend in der gleichen Reihenfolge wiederholenden Schritte: die Flüssigkeit während einer vorbestimmten Zeitdauer durch die erste Wärmeaustauschstufe strömen lassen, Verhindern, dass die Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe strömt, und Messen und Überwachen der Lufttemperatur nach dem Austritt aus der ersten Wärmeaustauschstufe, wobei die nach dem Austritt aus der ersten Wärmeaustauschstufe gemessene Lufttemperatur einen ersten Temperaturanstieg anzeigt, dann eine gewisse Zeit auf einem in guter Näherung konstanten Niveau bleibt, das der Feuchtkugeltemperatur der Zuluft entspricht, und dann einen zweiten Temperaturanstieg anzeigt, Detektieren des zweiten Temperaturanstiegs und Beenden des Verhinderns, dass die Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe strömt, nachdem der zweite Temperaturanstieg detektiert wurde, und Wiederholen dieser Schritte solange die Taupunkttemperatur der Luft höher ist als die Temperatur der Flüssigkeit. If and as long as the dew point temperature of the air is higher than the temperature of the liquid, the second part of the method is carried out, which consists in operating the heat exchange device in an operating mode called pulse mode. Pulse mode comprises the following steps that are continuously repeated in the same order: allow the liquid to flow through the first heat exchange stage for a predetermined period of time, Preventing the liquid from flowing through the first heat exchange stage and measuring and monitoring the air temperature after exiting the first heat exchange stage, the air temperature measured after exiting the first heat exchange stage indicating a first temperature rise, then a certain time on a to a good approximation remains constant, which corresponds to the wet bulb temperature of the supply air, and then shows a second temperature increase, Detecting the second temperature rise and ceasing to prevent the liquid from flowing through the first heat exchange stage after the second temperature rise is detected, and Repeat these steps as long as the dew point temperature of the air is higher than the temperature of the liquid.

[0012] Im Pulsbetrieb wird die Bedingung, ob die Taupunkttemperatur der Luft höher als die Temperatur der Flüssigkeit ist, periodisch oder aperiodisch überprüft, indem der erste Teil des Verfahrens durchgeführt wird. In pulsed operation, the condition whether the dew point temperature of the air is higher than the temperature of the liquid is checked periodically or aperiodically by performing the first part of the method.

[0013] Der Pulsbetrieb verhindert die Verstopfung der Lamellen durch Kondensat, die zu einer Sperrung des Luftstroms führen würde, reduziert die Zeit der Wasserflussauschaltung auf ein Minimum und erhöht dadurch die Effizienz des Wärmeaustauschgeräts. The pulsed operation prevents clogging of the fins by condensate, which would lead to a blockage of the air flow, reduces the time of the water flow switching to a minimum and thereby increases the efficiency of the heat exchange device.

[0014] Damit das erste erfindungsgemässe Verfahren durchgeführt werden kann, ist das Wärmeaustauschgerät mit den dazu notwendigen Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren ausgerüstet. So that the first method according to the invention can be carried out, the heat exchange device is equipped with the temperature and humidity sensors necessary for this.

[0015] Das zweite erfindungsgemässe Verfahren überwacht durch Messen des Druckabfalls über der ersten Wärmeaustauschstufe, ob zwischen den Lamellen Kondensat entsteht, das den Luftkanal verstopft, und bewirkt, wenn dies der Fall ist, Abhilfe. Das zweite Verfahren umfasst folgende Verfahrensschritte: Messen des Druckabfalls der Luft über der ersten Wärmeaustauschstufe, Bestimmen, ob der gemessene Druckabfall der Luft einen ersten Schwellwert überschreitet, und wenn dies der Fall ist verhindern, dass die Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe strömt, und Messen und Überwachen des Druckabfalls der Luft über der ersten Wärmeaustauschstufe, und Beenden des Verhinderns, dass die Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe strömt, sobald der gemessene Druckabfall der Luft einen zweiten Schwellwert unterschreitet. The second inventive method monitors, by measuring the pressure drop across the first heat exchange stage, whether condensate is formed between the fins that clogs the air duct and, if this is the case, provides a remedy. The second method comprises the following method steps: measuring the pressure drop of the air over the first heat exchange stage, determining whether the measured pressure drop of the air exceeds a first threshold value, and if this is the case, preventing the liquid from flowing through the first heat exchange stage, and measuring and Monitoring the pressure drop of the air over the first heat exchange stage, and Stopping the prevention of the liquid from flowing through the first heat exchange stage as soon as the measured pressure drop in the air falls below a second threshold value.

[0016] Der erste Schwellwert ist grösser als der zweite Schwellwert. The first threshold value is greater than the second threshold value.

[0017] Damit das zweite erfindungsgemässe Verfahren durchgeführt werden kann, ist das Wärmeaustauschgerät mit den dazu notwendigen Drucksensoren oder Druckdifferenzsensor ausgerüstet. In order that the second method according to the invention can be carried out, the heat exchange device is equipped with the pressure sensors or pressure difference sensors required for this.

[0018] Wenn das Wärmeaustauschgerät eine zweite, aktive Stufe umfasst, in der Wärme zwischen der Flüssigkeit und der Luft durch Zufuhr von Energie gepumpt wird, dann bewirkt der Schritt des Verhinderns, dass die Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe strömt, gemäss einer ersten Variante zudem, dass die Flüssigkeit auch nicht durch die zweite Wärmeaustauschstufe strömt und dass die zweite Wärmeaustauschstufe ausgeschaltet wird, oder der Schritt des Verhinderns, dass die Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe strömt, bewirkt gemäss einer zweiten Variante, dass die Flüssigkeit an der ersten Wärmeaustauschstufe vorbei geführt wird (Bypass), so dass sie dennoch durch die zweite Wärmeaustauschstufe strömen kann. If the heat exchange device comprises a second, active stage in which heat is pumped between the liquid and the air by supplying energy, then the step of preventing the liquid from flowing through the first heat exchange stage also causes, according to a first variant that the liquid also does not flow through the second heat exchange stage and that the second heat exchange stage is switched off, or the step of preventing the liquid from flowing through the first heat exchange stage causes the liquid to bypass the first heat exchange stage according to a second variant (Bypass), so that it can still flow through the second heat exchange stage.

[0019] Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figuren sind nicht massstäblich gezeichnet. Fig. 1, 2<sep>zeigen schematisch in seitlicher Ansicht bzw. in Aufsicht die für das Verständnis der Erfindung erforderlichen Teile eines Flüssigkeit-Luft-Wärmeaustauschgeräts, das für den Betrieb gemäss dem ersten erfindungsgemässen Verfahren eingerichtet ist. Fig. 3<sep>zeigt drei Diagramme zur Illustration des ersten erfindungsgemässen Verfahrens, und Fig. 4<sep>zeigt schematisch in Aufsicht die für das Verständnis der Erfindung erforderlichen Teile eines Flüssigkeit-Luft-Wärmeaustauschgeräts, das für den Betrieb gemäss dem zweiten erfindungsgemässen Verfahren eingerichtet ist.[0019] The invention is explained in more detail below with the aid of exemplary embodiments and the drawing. The figures are not drawn to scale. 1, 2 show schematically in a side view or in a top view the parts of a liquid-air heat exchange device which are necessary for understanding the invention and which is set up for operation according to the first method according to the invention. FIG. 3 <sep> shows three diagrams to illustrate the first method according to the invention, and FIG. 4 <sep> shows schematically in a top view the parts of a liquid-air heat exchange device required for understanding the invention, which is for operation according to the second inventive method Procedure is established.

[0020] Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch in seitlicher Ansicht bzw. in Aufsicht die für das Verständnis der Erfindung erforderlichen Teile eines Flüssigkeit-Luft-Wärmeaustauschgeräts 1 mit einer ersten, passiven Wärmeaustauschstufe 2 und, fakultativ, einer nachgeschalteten, aktiven Wärmeaustauschstufe 3. Die erste Wärmeaustauschstufe 2 umfasst mindestens einen, bevorzugt mehrere Strömungskanäle 4 für die Luft und mindestens einen, bevorzugt mehrere Strömungskanäle 5 für die Flüssigkeit. Die Strömungskanäle 4 für die Luft und die Strömungskanäle für die Flüssigkeit 5 sind in alternierender Reihenfolge angeordnet und durch thermisch passive, Wärme gut leitende Trennwände getrennt. Die Strömungskanäle 4 für die Luft enthalten eine Vielzahl von Lamellen 6, die mit den thermisch passiven Trennwänden in guter thermischer Verbindung sind. Die Abstände zwischen den Lamellen 6 sind gering, damit der Wärmeaustausch zwischen der Luft und der Flüssigkeit effizient ist. Die Strömungskanäle 4 für die Luft verlaufen bei diesem Beispiel in vertikaler Richtung. 1 and 2 show schematically in a side view and in plan view the parts of a liquid-air heat exchange device 1 with a first, passive heat exchange stage 2 and, optionally, a downstream, active heat exchange stage 3, which are necessary for understanding the invention The first heat exchange stage 2 comprises at least one, preferably several flow channels 4 for the air and at least one, preferably several flow channels 5 for the liquid. The flow channels 4 for the air and the flow channels for the liquid 5 are arranged in an alternating sequence and separated by thermally passive, heat-conducting partition walls. The flow channels 4 for the air contain a multiplicity of lamellae 6 which are in good thermal connection with the thermally passive partition walls. The distances between the fins 6 are small so that the heat exchange between the air and the liquid is efficient. The flow channels 4 for the air run in this example in the vertical direction.

[0021] Die fakultative zweite, aktive Wärmeaustauschstufe 3 kann auf verschiedene Weisen ausgebildet sein. Sie kann beispielsweise einen Kühlkreislauf mit einem Kompressor enthalten, in dem eine Kühlflüssigkeit zirkuliert, wobei die Luft mit dem Kühlkreislauf Wärme austauscht. The optional second, active heat exchange stage 3 can be designed in various ways. For example, it can contain a cooling circuit with a compressor in which a cooling liquid circulates, the air exchanging heat with the cooling circuit.

[0022] Bei dem in den Fig. 1und 2 gezeigten Beispiel ist die zweite Wärmeaustauschstufe 3 so ausgebildet, dass Wärme zwischen der Flüssigkeit und der Luft durch Zufuhr von elektrischer Energie ausgetauscht werden kann, nämlich mittels mindestens einem Peltierelement 10. Die zweite Wärmeaustauschstufe 3 enthält mindestens einen Strömungskanal 7 für die Luft, mindestens einen Strömungskanal 8 für die Flüssigkeit und das mindestens eine dazwischen angeordnete Peltierelement 10, das Wärme von der Flüssigkeit zur Luft pumpt, wenn die Luft erwärmt werden soll, und das Wärme von der Luft zur Flüssigkeit pumpt, wenn die Luft abgekühlt werden soll. Die Flüssigkeit erfährt bei diesem Beispiel keine Aggregatszustandsänderung. Im gezeigten Beispiel strömt die Luft zwischen parallel angeordneten Lamellen 9. die in gutem thermischen Kontakt mit dem mindestens einen Peltierelement 10 sind. In the example shown in Figs. 1 and 2, the second heat exchange stage 3 is designed so that heat can be exchanged between the liquid and the air by supplying electrical energy, namely by means of at least one Peltier element 10. The second heat exchange stage 3 contains at least one flow channel 7 for the air, at least one flow channel 8 for the liquid and the at least one Peltier element 10 arranged between them, which pumps heat from the liquid to the air when the air is to be heated and which pumps heat from the air to the liquid, when the air needs to be cooled. In this example, the liquid does not experience any change in its physical state. In the example shown, the air flows between lamellae 9 arranged in parallel, which are in good thermal contact with the at least one Peltier element 10.

[0023] Das Wärmeaustauschgerät 1 umfasst zudem ein Ventil 11 und fakultativ eine Bypassleitung 12, deren Zweck weiter unten beschrieben ist. The heat exchange device 1 also comprises a valve 11 and optionally a bypass line 12, the purpose of which is described below.

[0024] Für den Begriff «Peltierelement» wird in der Fachwelt oft wie ein Synonym der Begriff «thermoelektrisches Element’* oder der Begriff «Peltier-Wärmepumpe» verwendet. Die thermoelektrischen Elemente basieren insbesondere auf dem Peltier-Effekt, sie können aber auch auf einem anderen thermoelektrischen Effekt wie beispielsweise dem als Thermotunnelung (engl, «thermo tunneling») bekannten Prinzip beruhen. For the term "Peltier element", the term "thermoelectric element" * or the term "Peltier heat pump" is often used as a synonym in the professional world. The thermoelectric elements are based in particular on the Peltier effect, but they can also be based on another thermoelectric effect, such as the principle known as thermal tunneling, for example.

[0025] Das Wärmeaustauschgerät 1 weist einen Einlass 13 und einen Auslass 14 auf. die an einen externen Flüssigkeitskreislauf anschliessbar sind. Die im Flüssigkeitskreislauf zirkulierende Flüssigkeit wird von einem externen, zentralen Gerät auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt oder gekühlt. Die verwendete Flüssigkeit ist üblicherweise Wasser oder eine Flüssigkeit auf Wasserbasis; es kann aber auch jede andere geeignete Flüssigkeit verwendet werden. Die Strömungskanäle 4 für die Luft verlaufen in senkrechter Richtung. Die Strömungskanäle für die Flüssigkeit sind als Leitungssystem ausgelegt, das den Einlass 13 und den Auslass 14 miteinander verbindet. Das Wärmeaustauschgerät 1 enthält zudem ein Gebläse sowie die nötigen Leitbleche und Führungselemente für die Zwangsführung der Luft durch die erste Wärmeaustauschstufe 2 und, sofern vorhanden, die zweite Wärmeaustauschstufe 3, sowie einen Ablauf 15 für in der zweiten Wärmeaustauschstufe 3 anfallendes Kondensat. Die Strömungsrichtung der Flüssigkeit ist durch Pfeile 16, die Strömungsrichtung der Luft durch Pfeile 17 dargestellt. The heat exchange device 1 has an inlet 13 and an outlet 14. which can be connected to an external liquid circuit. The liquid circulating in the liquid circuit is heated or cooled to a predetermined temperature by an external, central device. The liquid used is usually water or a water-based liquid; however, any other suitable liquid can also be used. The flow channels 4 for the air run in the vertical direction. The flow channels for the liquid are designed as a line system which connects the inlet 13 and the outlet 14 to one another. The heat exchange device 1 also contains a fan and the necessary baffles and guide elements for the forced guidance of the air through the first heat exchange stage 2 and, if available, the second heat exchange stage 3, as well as an outlet 15 for condensate occurring in the second heat exchange stage 3. The direction of flow of the liquid is shown by arrows 16, the direction of flow of air by arrows 17.

[0026] Das Wärmeaustauschgerät 1 umfasst weiter die für den erfindungsgemässen Betrieb notwendigen Sensoren, nämlich mindestens einen Temperatursensor 18 für die Messung der Temperatur und einen Feuchtigkeitssensor 19 für die Messung der Feuchtigkeit der Luft, die vor der ersten Wärmeaustauschstufe 2 angeordnet sind, einen Temperatursensor 20 für die Messung der Temperatur der Luft, der nach der ersten Wärmeaustauschstufe 2 angeordnet ist, und ein Steuergerät 21. Die Temperatur der Flüssigkeit wird entweder mittels eines beispielsweise beim Einlass angeordneten Temperatursensors 22 gemessen oder vom externen, zentralen Gerät an das Steuergerät 21 übermittelt. Das Steuergerät 21 wertet die von den Sensoren übermittelten Daten aus und steuert sowohl den Durchfluss der Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe 2 und als auch das mindestens eine Peltierelement 10. The heat exchange device 1 further comprises the sensors required for the operation according to the invention, namely at least one temperature sensor 18 for measuring the temperature and a humidity sensor 19 for measuring the humidity of the air, which are arranged in front of the first heat exchange stage 2, a temperature sensor 20 for measuring the temperature of the air, which is arranged after the first heat exchange stage 2, and a control device 21. The temperature of the liquid is either measured by means of a temperature sensor 22 arranged, for example, at the inlet or transmitted from the external, central device to the control device 21. The control device 21 evaluates the data transmitted by the sensors and controls both the flow of the liquid through the first heat exchange stage 2 and the at least one Peltier element 10.

[0027] Die Fig. 3 zeigt drei übereinander angeordnete Diagramme, die in Funktion der Zeit t folgende Merkmale des ersten erfindungsgemässen Verfahrens anhand eines Beispiels illustrieren. 3 shows three diagrams arranged one above the other, which illustrate, as a function of time t, the following features of the first method according to the invention using an example.

[0028] Das mittlere Diagramm zeigt den Durchfluss der Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe 2. Der Durchfluss der Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe 2 wird jeweils während einer vorbestimmten Zeitdauer T: zugelassen und dann unterbrochen, wobei das Unterbrechen des Durchflusses der Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe 2 entweder durch Schliessen des Ventils 11 oder, wenn die Bypassleitung 12 vorhanden ist, durch Umschalten des Ventils 11 erfolgt, so dass die Flüssigkeit durch die Bypassleitung 12 strömt und somit an der ersten Wärmeaustauschstufe 2 vorbei geführt wird. The middle diagram shows the flow of the liquid through the first heat exchange stage 2. The flow of the liquid through the first heat exchange stage 2 is allowed for a predetermined period of time T: and then interrupted, the interruption of the flow of the liquid through the first heat exchange stage 2 takes place either by closing the valve 11 or, if the bypass line 12 is present, by switching over the valve 11 so that the liquid flows through the bypass line 12 and is thus guided past the first heat exchange stage 2.

[0029] Das untere Diagramm zeigt den durch das mindestens eine Peltierelement 10 fliessenden Strom im Fall, dass das Unterbrechen des Durchflusses der Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe auch das Unterbrechen des Durchflusses der Flüssigkeit durch die zweite Wärmeaustauschstufe 3 bewirkt. Der durch das mindestens eine Peltierelement 10 fliessende Strom wird jeweils dann, wenn der Durchfluss der Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe 2 unterbrochen wird, entweder gleichzeitig oder mit einer zeitlichen Verzögerung ausgeschaltet, damit das mindestens eine Peltierelement 10 nicht überhitzt, [m anderen Fall, dass der Durchfluss der Flüssigkeit durch die zweite Wärmeaustauschstufe 3 nicht unterbrochen wird, wird das mindestens eine Peltierelement 10 nicht ausgeschaltet. The lower diagram shows the current flowing through the at least one Peltier element 10 in the event that the interruption of the flow of the liquid through the first heat exchange stage also causes the interruption of the flow of the liquid through the second heat exchange stage 3. The current flowing through the at least one Peltier element 10 is always switched off when the flow of the liquid through the first heat exchange stage 2 is interrupted, either simultaneously or with a time delay, so that the at least one Peltier element 10 does not overheat the flow of the liquid through the second heat exchange stage 3 is not interrupted, the at least one Peltier element 10 is not switched off.

[0030] Das obere Diagramm zeigt den Verlauf der Temperatur der Luft nach dem Austritt aus der ersten Wärmeaustauschstufe 2, d.h. den Verlauf der vom Temperatursensor 20 gemessenen Temperatur. Deutlich erkennbar sind der erste Temperaturanstieg 23 (im Beispiel von 18 °C auf ca. 22 °C), das annähernd konstante Niveau 24 und der zweite Temperaturanstieg 25 (im Beispiel von ca. 22 °C auf ca. 27 °C). The upper diagram shows the course of the temperature of the air after leaving the first heat exchange stage 2, i.e. the profile of the temperature measured by the temperature sensor 20. The first temperature increase 23 (in the example from 18 ° C. to approx. 22 ° C.), the approximately constant level 24 and the second temperature increase 25 (in the example from approx. 22 ° C. to approx. 27 ° C.) are clearly recognizable.

[0031] Der im oberen Diagramm gezeigte Verlauf der Temperatur besteht aus den folgenden, sich wiederholenden Phasen A-D: Phase A: Der Durchfluss der Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe 2 ist nicht unterbrochen: Die Luft wird gekühlt, im Beispiel auf ca. 18 °C. Im Laufe der Zeit kondensiert Wasser zwischen den Lamellen 6, das den Strömungswiderstand der Luft zunehmend erhöht. Phasen B bis D: Der Durchfluss der Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe 2 ist unterbrochen. Phase B: Die Temperatur der Luft steigt an auf das annähernd konstante Niveau 24. Phase C: Die Temperatur der Luft verharrt auf dem Niveau 24, da das zwischen den Lamellen 6 angesammelte Wasser verdunstet und dabei die Luft adiabatisch kühlt. Phase D: Die Temperatur der Luft steigt weiter an, sobald das Wasser zwischen den Lamellen 6 verdunstet ist. The course of the temperature shown in the upper diagram consists of the following, repeating phases A-D: Phase A: The flow of the liquid through the first heat exchange stage 2 is not interrupted: The air is cooled, in the example to approx. 18 ° C. Over time, water condenses between the lamellae 6, which increases the flow resistance of the air increasingly. Phases B to D: The flow of the liquid through the first heat exchange stage 2 is interrupted. Phase B: The temperature of the air rises to the almost constant level 24. Phase C: The temperature of the air remains at level 24, since the water that has collected between the lamellas 6 evaporates and thereby cools the air adiabatically. Phase D: The temperature of the air continues to rise as soon as the water between the slats 6 has evaporated.

[0032] Die Fig. 4 zeigt in Aufsicht das Wärmeaustauschgerät in einer Ausführung, die für den Betrieb gemäss dem zweiten erfindungsgemässen Verfahren eingerichtet ist. Anstelle der Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren sind ein erster Drucksensor 26 beim Eintritt der Luft in die erste Wärmeaustauschstufe 2 und ein zweiter Drucksensor 27 beim Austritt der Luft aus der zweiten Wärmeaustauschstufe 3 angeordnet. Die beiden Drucksensoren 26 und 27 messen den absoluten Druck der Luft. Das Steuergerät 21 bestimmt die Differenz der Messwerte der beiden Drucksensoren 26 und 27 und somit den Druckabfall über der ersten Wärmeaustauschstufe 2. Alternativ ist ein Druckdifferenzsensor vorgesehen, der direkt die Druckdifferenz zwischen dem Druck der Luft beim Eintritt in die erste Wärmeaustauschstufe 2 und beim Austritt aus der ersten Wärmeaustauschstufe 2 und somit den Druckabfall über der ersten Wärmeaustauschstufe 2 misst. 4 shows a plan view of the heat exchange device in an embodiment which is set up for operation according to the second method according to the invention. Instead of the temperature and humidity sensors, a first pressure sensor 26 is arranged when the air enters the first heat exchange stage 2 and a second pressure sensor 27 is arranged when the air exits the second heat exchange stage 3. The two pressure sensors 26 and 27 measure the absolute pressure of the air. The control unit 21 determines the difference between the measured values of the two pressure sensors 26 and 27 and thus the pressure drop across the first heat exchange stage 2. Alternatively, a pressure difference sensor is provided which directly measures the pressure difference between the pressure of the air when entering the first heat exchange stage 2 and when it exits the first heat exchange stage 2 and thus the pressure drop across the first heat exchange stage 2 measures.

Claims (5)

1. Verfahren zum Betrieb eines Flüssigkeit-Luft-Wärmeaustauschgeräts, bei dem zumindest in einer ersten, passiven Wärmeaustauschstufe (2) Wärme zwischen der Flüssigkeit und der Luft ausgetauscht wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Ermitteln der Taupunkttemperatur der Umgebungsluft, Bestimmen, ob die Taupunkttemperatur der Umgebungsluft höher ist als die Temperatur der Flüssigkeit, und wenn dies der Fall ist Betreiben des Wärmeaustauschgeräts in einem als Pulsbetrieb bezeichneten Betriebsmodus gemäss den folgenden Schritten: die Flüssigkeit während einer vorbestimmten Zeitdauer durch die erste Wärmeaustauschstufe (2) strömen lassen, Verhindern, dass die Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe (2) strömt, und Messen und Überwachen der Temperatur der Luft nach dem Austritt der Luft aus der ersten Wärmeaustauschstufe, wobei die nach dem Austritt aus der ersten Wärmeaustauschstufe (2) gemessene Temperatur der Luft einen ersten Temperaturanstieg anzeigt, dann eine gewisse Zeit auf einem annähernd konstanten Niveau bleibt, und dann einen zweiten Temperaturanstieg anzeigt, Detektieren des zweiten Temperaturanstiegs und Beenden des Verhinderns, dass die Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe (2) strömt, nachdem der zweite Temperaturanstieg detektiert wurde, und Wiederholen dieser Schritte solange die Taupunkttemperatur der Umgebungsluft höher ist als die Temperatur der Flüssigkeit.A method of operating a liquid-air heat exchange apparatus, wherein at least in a first, passive heat exchange stage (2) heat is exchanged between the liquid and the air, characterized by the following method steps: determining the dew point temperature of the ambient air, determining whether the dew point temperature the ambient air is higher than the temperature of the liquid, and if so, operating the heat exchanger in an operating mode called pulsed operation according to the following steps: allowing the liquid to flow through the first heat exchange stage (2) for a predetermined period of time, Preventing the liquid from flowing through the first heat exchange stage (2); and measuring and monitoring the temperature of the air after the air exits the first heat exchange stage, the temperature of the air measured after exiting the first heat exchange stage (2) being a first Indicates a temperature increase, then stays at an approximately constant level for some time, and then displays a second temperature rise, Detecting the second temperature rise and stopping the liquid from flowing through the first heat exchange stage (2) after the second temperature rise has been detected, and stopping Repeat these steps as long as the dew point temperature of the ambient air is higher than the temperature of the liquid. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taupunkttemperatur der Umgebungsluft vermittelt wird durch Messen der Temperatur der Luft und der Feuchtigkeit der Luft vor dem Eintritt der Luft in die erst Wärmeaustauschstufe (2), und Bestimmen der Taupunkttemperatur der Luft aus der gemessenen Temperatur und der gemessenen Feuchtigkeit der Luft.A method according to claim 1, characterized in that the dew point temperature of the ambient air is mediated by measuring the temperature of the air and the humidity of the air before entering the air into the first heat exchange stage (2), and determining the dew point temperature of the air from the measured one Temperature and the measured humidity of the air. 3. Verfahren zum Betrieb eines Flüssigkeit-Luft-Wärmeaustauschgeräts, bei dem zumindest in einer ersten, passiven Wärmeaustauschstufe (2) Wärme zwischen der Flüssigkeit und der Luft ausgetauscht wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: Messen des Druckabfalls der Luft über der ersten Wärmeaustauschstufe (2), Bestimmen, ob der gemessene Druckabfall der Luft einen ersten Schwellwert überschreitet, und wenn dies der Fall ist Verhindern, dass die Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe (2) strömt, und Messen und Überwachen des Druckabfalls der Luft über der ersten Wärmeaustauschstufe (2), und Beenden des Verhinderns, dass die Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe (2) strömt, sobald der gemessene Druckabfall der Luft einen zweiten Schwellwert unterschreitet.3. A method for operating a liquid-air heat exchange apparatus in which heat is exchanged between the liquid and the air at least in a first, passive heat exchanger stage (2), characterized by the following method steps: Measuring the pressure drop of the air over the first heat exchange stage (2), determining if the measured pressure drop of the air exceeds a first threshold, and if so Preventing the liquid from flowing through the first heat exchange stage (2), and measuring and monitoring the pressure drop of the air above the first heat exchange stage (2), and Stopping the liquid from flowing through the first heat exchange stage (2) as soon as the measured pressure drop of the air falls below a second threshold value. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem in einer zweiten, aktiven Wärmeaustauschstufe (3) Wärme zwischen der Flüssigkeit und der Luft durch Zufuhr von Energie gepumpt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Verhinderns, dass die Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe (2) strömt, auch bewirkt, dass die Flüssigkeit nicht durch die zweite Wärmeaustauschstufe (3) strömt und dass die zweite Wärmeaustauschstufe (3) ausgeschaltet wird.A method according to any one of claims 1 to 3, wherein in a second, active heat exchange stage (3) heat is pumped between the liquid and the air by the supply of energy, characterized in that the step of preventing the liquid from passing through the first heat exchange stage (2) flows, also causing the liquid not to flow through the second heat exchange stage (3) and to turn off the second heat exchange stage (3). 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem in einer zweiten, aktiven Wärmeaustauschstufe (3) Wärme zwischen der Flüssigkeit und der Luft durch Zufuhr von Energie ausgetauscht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Verhinderns. dass die Flüssigkeit durch die erste Wärmeaustauschstufe (2) strömt, bewirkt, dass die Flüssigkeit an der ersten Wärmeaustauschstufe (2) vorbei geführt wird, so dass sie dennoch durch die zweite Wärmeaustauschstufe (3) strömen kann.5. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein in a second, active heat exchange stage (3) heat between the liquid and the air is exchanged by supplying energy, characterized in that the step of preventing. that the liquid flows through the first heat exchange stage (2) causes the liquid to pass the first heat exchange stage (2) so that it can nevertheless flow through the second heat exchange stage (3).
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